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1 - ANTENNES FILAIRES

2 - ANTENNES PLANES OU À OUVERTURE RAYONNANTE PLANE

3 - GRANDES ANTENNES

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : E3282 v2

Antennes planes ou à ouverture rayonnante plane
Technologies d’antennes - De l’antenne élémentaire aux grandes antennes

Auteur(s) : Xavier BEGAUD

Date de publication : 10 août 2018

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RÉSUMÉ

Il existe de nombreux critères qui peuvent guider le choix d’une technologie d’antenne. Ce choix, en premier lieu dicté par la forme du rayonnement souhaité, conditionne très rapidement le type d’antenne candidate à la fonction recherchée. D’autres critères comme la taille de l’antenne ou le mode d’alimentation viennent compléter les contraintes et focaliser le choix du concepteur sur la technologie pertinente. Cet article présente de façon progressive et croissante en termes de tailles d’antennes, un panorama des solutions technologiques disponibles.

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ABSTRACT

Antenna Technologies From Hertz dipole to large antennas

There are many criteria which lead the choice of one antenna technology rather another. This choice, primarily dictated by the shape of the desired radiation pattern and very quickly determines the type of antenna candidate for the desired function. Other criteria such as the size of the antenna or the feeding mode complete the constraints and focus the designer's choice on the relevant technology. In this article, the reader will discover, in a progressive and increasing way in terms of antenna sizes, an overview of the technological solutions available.

Auteur(s)

  • Xavier BEGAUD : Professeur - Institut Mines-Télécom, Télécom ParisTech, Paris, France

INTRODUCTION

Le concepteur d’antennes est habituellement contraint par un cahier des charges comprenant de nombreuses spécifications : bande de fréquences de fonctionnement, performances radioélectriques (gain, diagrammes de rayonnement, polarisation) et encombrement. Viennent s’ajouter à ces critères des contraintes liées à l’environnement (vide spatial, environnement industriel de fonctionnement, intégration en boîtier au plus près de l’électronique de commande…).

Généralement, le plan de fréquence est figé car issu de longues négociations. Le choix de l’antenne est alors guidé par la largeur du faisceau nécessaire à l’application et le gain réalisé [E 3 280]. Notons cependant qu’une couverture omnidirectionnelle peut être obtenue en subdivisant l’espace en secteur comme dans le cas des stations de base de téléphonie mobile où chaque antenne couvre 90° ou 120° dans le plan considéré.

À ce stade de la conception, la technologie d’antenne peut donc être choisie en fonction de l’espace disponible exprimé en termes de longueurs d’ondes.

Nous allons donc suivre cette logique et faire croître les dimensions dans cet article, en passant en revue les principales caractéristiques de l’antenne élémentaire vers les grandes antennes.

Cependant, dans de nombreuses applications, l’antenne n’est que le « prolongement » du support de propagation (guide ou ligne de transmission) [E 1 170]. Cette dernière remarque doit être conservée à l’esprit du concepteur lors du choix de la technologie pertinente pour l’application à développer, si on souhaite minimiser les pertes liées aux transitions entre le support de propagation et l’antenne.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.

D'autres définitions sont présentées dans l'article [E 3 280].

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KEYWORDS

electromagnetism   |   radar   |   telecommunications   |   linear antenna   |   radiating aperture antenna   |   Fourier transform

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e3282


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2. Antennes planes ou à ouverture rayonnante plane

2.1 Antennes planes ou imprimées

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2.1.1 Principe

Lorsqu’il est nécessaire de concevoir une antenne de très faible épaisseur pour l’installer ou la conformer au fuselage d’un aéronef ou plus simplement l’intégrer dans les parois d’une structure pour la rendre plus discrète, on recourt généralement à une antenne plane ou imprimée. On appelle antenne imprimée (le terme anglais plus largement utilisé est patch antenna) une antenne constituée d’un plan de masse et d’un diélectrique (substrat) sur lequel est imprimé un motif métallique de forme quelconque (figure 18).

C’est en général une structure microruban, mais il existe des antennes imprimées sans plan de masse ou avec plan de masse coplanaire, dans ces cas aussi on parle d’antenne imprimée.

HAUT DE PAGE

2.1.2 Avantages et inconvénients

Développée dans les années 1970, cette technologie initialement bas coût, car issue d’une réutilisation de résidus de produits pétroliers est aujourd’hui très répandue car elle possède nombreux avantages :

  • faible encombrement (typiquement autour du millimètre) et donc faible masse ;

  • faible coût initialement car cette technologie peut être produite en masse, mais dépendant aujourd’hui de la qualité du diélectrique et de ses pertes notamment ;

  • conformable ;

  • compatible avec l’intégration de circuits passifs et actifs ;

  • de conception précise avec l’aide de la CAO (Conception Assistée par Ordinateur).

On relève quelques inconvénients cependant :

  • faible bande passante en technologie microruban pouvant malgré tout être augmentée par le couplage par ouverture ;

  • pertes dans le substrat diélectrique ;

  • puissances faibles.

Il existe de nombreux travaux et produits...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KILDAL (P.S.) -   Foundations of antennas a unified approach.  -  Student Litteratur AB (2000).

  • (2) - BEGAUD (X.) -   Analyse d’antennes et de réseaux d’antennes large bande et bipolarisation par une méthode d’éléments finis de surface.  -  Thèse de l’Université de Rennes 1 (1996).

  • (3) - CHAPELLIER (C.), MEKKI KAIDI (M.), DESSAILLY (F.), BEGAUD (X.) -   Antenne radio FM sérigraphiée, notamment pour véhicule automobile.  -  Brevet n° FR2901412 (2007).

  • (4) - SHREIDER (L.), BEGAUD (X.), SOIRON (M.), PERPERE (B.) -   Design of a broadband Archimedean spiral antenna above a thin modified Electromagnetic Band Gap substrate, 2006.  -  First European Conference on Antennas and Propagation, Nice, pp. 1-4 (2006).

  • (5) - DERNERYD (A.G.) -   Linearly polarized microstrip antennas.  -  IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-24, pp. 846-851 (1976).

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